光物联成为中国物联网产业应用的热点

    物联网是当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，是全球各发达国家信息化社会建设的重要内容。在中国，目前物联网产业发展已经初具基础，市场规模超过2000亿元。其中RFID产业市场规模超过100亿元，传感器市场规模超过900亿元。机器到机器（M2M）终端数量接近1000万，并已经成为全球最大的M2M市场之一。这对于国家建设创新型社会，促进两化融合，培育和壮大新一代信息技术产业的具有重要意义。

    一、中国物联网产业正加速发展

    2011年，中国物联网产业规模达2627.4亿元，同比增长30.2%。其中，支撑层、感知层、传输层、平台层、应用层规模分别为71.9亿元、577.1亿元、870.0亿元、984.3亿元和124.1亿元，各层在整个产业中的占比分别为2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。相比其它各层而言，物联网应用层的规模明显偏小，说明我国的物联网应用尚处起步阶段。

图1  2010-2011年中国物联网产业规模

图2  2011年中国物联网产业结构（单位：亿元）

    对于经济发展方式亟需转变的中国来说，以物联网为代表的战略性新兴产业无疑是国家大力培育的新经济增长点。而物联网的一个重要特征就是智能性，即让过去被动的“物”，呈现主动的身份与感知，以增加更多的智能性，这其中孕育着巨大的拓展空间。一个拥有巨大拓展空间的产业，其发展机遇期是非常有限的。经验表明，工业革命真正的创新是在最初的三十年之内完成的，电气革命也是如此。因此当前要依靠创新来推动物联网的发展。可喜的是，国内诸多科研院所或企业，如中科院上海微系统所、中科院微电子所、中国哈尔滨工业大学、清华大学、华中科技大学、北京邮电大学、西北工业大学、天津大学和国防科技大学、华为技术、中兴通讯、武汉邮科院、普天通信、中电集团、中电科技等均开展了传感网及物联网的研究，已在传感器、通信、网络等方面获得众多自主知识产权和专利，创新驱动物联网产业发展的趋势日益显现。

    同时，在国家政策的推动下，各级地方政府部门也扬鞭奋起，江苏、山东、浙江、上海、北京、广东、武汉等省市开始制定物联网产业的规划政策，努力打造无线城市、发展物联网示范工程、培育物联网产业、攻坚物联网核心技术、举办物联网主题展会，积极抢占物联网发展的制高点。产业分布上，国内物联网产业已初步形成环渤海、长三角、珠三角，以及中西部地区等四大区域集聚发展的总体产业空间格局。其中，长三角地区产业规模位列四大区域的首位。

    环渤海地区是国内物联网产业重要的研发、设计、设备制造及系统集成基地。该地区关键支撑技术研发实力强劲、感知节点产业化应用与普及程度较高、网络传输方式多样化、综合化平台建设迅速、物联网应用广泛，并已基本形成较为完善的物联网产业发展体系架构。

    长三角地区是我国物联网技术和应用的起源地，在发展物联网产业领域拥有得天独厚的先发优势。凭借该地区在电子信息产业深厚的产业基础，长三角地区物联网产业发展主要定位于产业链高端环节，从物联网软硬件核心产品和技术两个核心环节入手，实施标准与专利战略，形成全国物联网产业核心与龙头企业的集聚。

    珠三角地区是国内电子整机的重要生产基地。在物联网产业发展上，珠三角地区围绕物联网设备制造、软件及系统集成、网络运营服务以及应用示范领域，重点进行核心关键技术突破与创新能力建设，着眼于物联网基础设施建设、城市管理信息化水平提升，以及农村信息技术应用等方面。

    中西部地区物联网产业发展迅速，各重点省市纷纷结合自身优势，布局物联网产业，抢占市场先机。湖北、四川、陕西、重庆、云南等中西部重点省市依托其在科研教育和人力资源方面的优势，以及RFID、芯片设计、传感传动、自动控制、网络通信与处理、软件及信息服务等领域较好的产业基础，构建物联网完整产业链条和产业体系，重点培育物联网龙头企业，大力推广物联网应用示范工程。

    2012年2月14日，工业和信息化部正式发布《物联网“十二五”发展规划》，对物联网产业的现状及形势、指导思想、发展原则、发展目标、主要任务、重点工程等进行梳理和部署，指出智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居是我国物联网未来发展的重点领域，并从政策、财税、技术、人才等方面提出了保障措施。广泛的应用为物联网产业的快速发展奠定了坚实的基础；政策的指导必将加速中国物联网产业的发展步伐。

    二、“光物联”正成为物联网发展的热点领域

    随着物联网产业的不断发展与应用的不断渗入，产业各细分领域正在不断涌现，特色化应用也正纷纷出现。其中，“光物联”是其中颇具具代表性热点领域之一。从定义上看，“光物联”是基于光电子技术与物联网应用的深度融合，通过光感知、光传输、光显示、光照明等技术与应用节点，实现光电技术与物联网产业的全面对接。一方面，“光物联”产业是物联网产业的深入和细化，是物联网产业差异化、特色化发展的重要内容，另一方面，“光物联”是光电产业的拓展和延伸，是光电产业拓展与升级的重要方向。

    “光物联”体系架构上，其与物联网的整体体系架构相类似，也可相应的分为五层，分别包括技术支撑层、感知层、传输层、平台层以及应用层。其中，技术支撑层是指光物联体系中所涉及到一些关键性、支撑性技术，如感知技术、组网技术、信息处理及安全技术等；感知层是指主要以光纤传感器、CCD/CMOS、激光扫描等感知器件作为信息感知的手段，实现对信息的采集；传输层主要指依靠光纤网络和无限网络相结合的方式，实现信息的传输；平台层的主要功能是依靠软件系统、计算中心、管理中心、信息中心等软硬设施的建设，为各类应用提供综合性的运营和支撑平台；应用层是指光物联技术在不同行业中的应用，除了涉及到的一些关键硬件外，如设备、终端等，还包括在这些行业运用光物联技术过程中所衍生出的一些新型服务业。
　　

图3光物联体系架构图　　

    “光物联”作为物联产业的重要组成部分，与以无线传输为手段的无线物联网相比，有着明显的优势，同时由于其部分技术的不成熟性，目前在应用中尚存一定的劣势。

    表1“光物联”技术优劣势比较
　　

    三、“光物联”具备良好的发展与应用前景

    目前，我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。作为物联网的重要细分领域，通过光的原理和特点实现物物相联的“光物联”正在成为物联网产业发展的热点领域。

    1、光感知技术多样、功能丰富，逐渐成为物联网感知热点。

    光感知技术包括光纤传感、CCD/CMOS、激光扫描、遥感等技术。光纤传感是以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术；CCD/CMOS图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现;激光扫描是一种光学距离传感技术，用于条码识别、工程探测、出入通行控制、危险区域防护等；遥感是指非接触的，远距离的探测技术，一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。实现以感知、探测、成像等功能为主的光感知技术不断提高，出现诸如分布式光纤传感系统、三维激光扫描仪、智能摄像头、智能红外探测器等一系列光感知产品，产品类型日益丰富，应用领域也得到广泛拓展。光感知技术是物联网感知层的重要内容。随着物联网建设在全国大范围推开，光感知技术也将在更大范围内获得发展，更大程度提升社会生产效率和生活品质。另外，光纤传感器以其抗干扰性强、灵敏度高的特点成为检测外界环境参数的重要载体。同时，光纤本身具有信息传输的功能，将感知和传输结合起来使得光纤传感技术在长距离线路上的应用具有先天优势。

    2、光通信传输效率高、承载能力大，逐渐成为物联网传输热点。

    在传输层，光纤通信拥有巨大的容量、很高的带宽和极小的损耗。目前市场应用仍然以40Gbit/s为主，随着用户需求的提高，单波道通信容量将从40Gbit/s逐渐升级为1000Gbit/s。主流商用FTTH技术仍然集中在EPON、GEPON和GPON，具备灵活带宽调配能力和新业务接入能力的自动交换光网络(ASON)也受到企业和政府的高度重视。随着光纤放大器和波分复用技术的迅速发展，光纤通信的通信距离和通信容量得到迅速拓展。光纤通讯技术能够有效适应海量的数据集合和泛在的网络要求，实现物联网应用的拓展。以光纤网络为基础的光通信，可以为社会低成本、高效率的信息化发展提供有力支撑，是未来的发展趋势，也将成为物联网传输层的热点技术。

    3、光物联应用形式多、发展潜力大，逐渐成为物联网产业发展的热点。

    在光感知领域，光纤传感器正在逐步从实验室走向商业化，其应用几乎涉及国民经济和国防军事等所有重要领域，尤其可以安全有效地应用于各种恶劣环境中。CMOS将在移动通信、数码相机、摄像机、游戏机等领域实现大幅增长。激光技术领域，一方面产品的投入产出比和技术基础的优化作用愈发明显，融合在产品与服务中的技术含量越来超高，另一方面激光技术与众多学科相结合，更加贴近人们的日常生活。

    在光传输领域，光纤光缆产能逐渐向发展中国家转移，美国与日本企业在光电器件领域占有绝对优势，而欧洲光通信产业则略有衰退迹象。随着FTTH技术的逐渐成熟和中国、印度等发展中国家与地区新兴市场的崛起，全球光通信市场规模将依然保持稳定增长，现在中国已成为全球光通信产业发展最快的区域。随着3G产业链日臻成熟与完善，其用户数量和终端种类正在迅速增长，全球3G市场迎来了蓬勃发展期，而3G及其升级技术的强劲发展将不断开创新应用，持续开拓新市场。此外，FTTX网络和3G网络的建设都将带动光网络建设相关设备市场的快速增长。此外，国家电力网、铁路网、公路网、运输管道网等大型工程设施及相关设备的互连可以广泛使用光纤传感技术，发挥其长距离、高灵敏度，传感合一的优势，并与各种设备实现物理系统的整合，实现高效监控、科学管理。光物联逐渐成为物联网应用层的热点。

    整体而言，光物联感知层、传输层、应用层的主要产品已经广泛存在于安防、交通、环境监测、管线管网、桥梁监测、目标追踪等领域，包括光纤传感器、CCD/CMOS、激光扫描设备、光纤光缆、光通信器件、光通信设备、光存储设备、光显示设备等。此外，FTTX网络和3G网络的建设将带动光网络建设相关设备市场的快速增长。中国已经成为全球光通信产业发展最快的地区。光物联实现智能感知、大容量传输，必将成为物联网发展的亮点，吸引越来越多的企业和地区关注。

    四、以武汉为代表的地方城市正大力培育发展“光物联”产业

    在国家政策的积极引导下，全国各地政府都高度重视物联网产业的发展，北京、上海、无锡、杭州、成都、重庆、青岛等城市出台了一系列鼓励物联网产业发展的政策，并各自探索出各自不同的发展路径。在“光物联”领域，武汉作为“中国光谷”，在光电子信息领域具备雄厚的发展基础。

    武汉东湖高新区是继北京中关村之后获国务院批准建设的第二家国家自主创新示范区，是我国重要的光电子信息产业基地，国家重要的自主创新中心，国家六大建设“世界一流高科技园区”的试点园区之一，拥有国内最大的光纤光缆、光电器件生产基地、最大的光通信技术研发基地以及最大的激光产业基地。其光纤光缆的生产规模居全球第一，占据国内市场份额的55%；光电器件、激光产品在全球产业分工中占有一席之地。

    武汉理工大学、华中科技大学、武汉邮科院等一批知名的光纤传感器研究机构及大量的研究人员为武汉“光感知”技术研究提供了科研平台。长飞光纤光缆、武汉邮科院、华工正源光子等一批重点企业，为武汉“光物联”产业发展创造了产业化条件。此外，东湖示范区作为国家级火炬计划软件产业基地，逐步形成了自己特有的软件产业：以中国地质大学、武汉大学为技术支撑的3S（GIS、GPS、RS）地理信息系统；以华中科技大学为技术支撑的3C（CAD、CAM、CAPP）制造业信息系统；以武汉达梦数据库公司为代表的网络信息安全软件；以烽火通信、精伦电子为代表的嵌入式软件企业。这为“光物联”系统应用提供了基础。

    依托以上优势，武汉已将“光物联”产业作为本地物联网产业特色发展的核心战略，并大力加以扶持发展。“光物联”产业的发展，不仅将为武汉等城市电子信息产业的结构调整与持续发展提供新的动力，也将中国物联网产业发展注入新的活力。<